Интегрированный урок по химии и технологии приготовления пищи по теме: "Белки пищевых продуктов и их изменения при кулинарной обработке"

Цели:

• Образовательные:
  • углубить знания о строении, классификации и свойствах белков;
  • выявить изменения белков продуктов питания при кулинарной обработке.
• Развивающие:
  • развивать умение применять знания теории на практике, умение сравнивать, делать выводы;
  • развивать наблюдательность, самостоятельность.
• Воспитательные:
  • прививать чувства личной ответственности и сознательного отношения к правильным и безопасным методам лабораторной работы;
  • прививать интерес к избранной специальности.

Планируемые результаты:

• Знать: основные технологические свойства белков и их изменения при кулинарной обработке продуктов питания.
• Уметь: объяснять изменения белков в процессе кулинарной обработки пищевых продуктов

Проблемный вопрос: Как изменения белков, происходящие в процессе приготовления кулинарных изделий, влияют на качество готовой продукции?

Комплексно-методическое обеспечение:

• На столе преподавателя: мультимедийный проектор, компьютер, экран
• На столах студентов:
  • химические реактивы: раствор яичного белка, сульфат меди, концентрированная азотная кислота, ацетат свинца, уксусная кислота, раствор хлорида натрия
  • химическая посуда: спиртовки, спички, пипетки, пробирки, штативы
  • инструкция по проведению лабораторной работы, методическое пособие «Физико-химические процессы, формирующие качество продукции общественного питания».
  • словари терминов по дисциплине «Физическая и коллоидная химия», «Технология приготовления пищи»

Методы обучения:

• словесные (беседа)
• наглядные (инструкции, методические пособия, презентация)
• практические (лабораторная работа)
• проблемные (проблемный вопрос)

Словарная работа:

• денатурация, гидратация, дегидратация, гидролиз, деструкция, пенообразование

Межпредметные связи: органическая химия, товароведение, технология приготовления пищи, физика, общая биология, экология, микробиология, культура речи

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

По определению Ф.Энгельса «Жизнь есть способ существования белковых тел» (слайд 1, 2, 3, 4 Приложение 1), понятия «жизнь» и «белок» неразрывно связаны. Чтобы ответить на вопрос: «Что такое жизнь? надо знать, «Что такое белки?». Насколько многообразны белки, настолько загадочна, и многообразна сама жизнь. Подтверждением этого является высказывание Гёте: «Я всегда говорил, и не устаю повторять, что мир бы не мог существовать, если бы был так просто устроен»

Организм человека – уникальный «химический комбинат», в котором протекает множество разнообразных химических реакций. Главные основные компоненты пищи и источники энергии для всего живого - белки, жиры, углеводы. Большая часть пищи подвергается кулинарной обработке, вследствие чего происходят изменения пищевых продуктов, в том числе и белков. Тепловая обработка пищевых продуктов животного и растительного происхождения вызывает глубокие физико-химические изменения входящих в них белков.
Попытаемся разобраться, что происходит с основными компонентами нашей пищи в процессе кулинарной обработки, которые имеют место в технологии приготовления пищи.

II. Актуализация опорных знаний (сообщения студентов)

а) белки – важнейшие вещества продуктов питания (слайды 5, 6)
б) классификация белков и физические свойства (слайд 7)
в) состав и строение белков (слайды 8, 9, 10, 11)
3.      Лабораторная работа в микрогруппах
Во время экспериментальных исследований технологических свойств белков, каждая микрогруппа выполняет свой вариант заданий, заполняет таблицу с результатами лабораторной работы и защищает свой проект (слайды 12, 13, 14)

III. Лабораторная работа

Опыт №1. Ферментативный гидролиз белков (проводит первая микрогруппа)

Опыт служит моделью переваривания белков пищи.

• химические реактивы: раствор яичного белка (пища) лекарственный препарат «Фестал», «Панкреатин», насыщенный раствор и кристаллики сульфата аммония (высаливающий агент), теплая вода 
• химическая посуда: пробирки, штативы для пробирок

Техника выполнения опыта

• В пробирку №1 (контрольная) к 1мл раствора белка прилейте 1 мл дистиллированной воды
• В пробирку №2 к 1мл раствора белка прилейте 1 мл фермента.
• Поставьте пробирки на 20 – 30 мин в теплую воду при температуре 30-37оС (идет процесс переваривания)
• Через 30 мин в обе пробирки добавьте по 2 мл насыщенного раствора сульфата аммония и несколько кристалликов этой же соли (происходит высаливание выпадение осадка под действием сульфата аммония)

Наблюдения

• Что произошло в первой пробирке под воздействием сульфата аммония? (обильное выпадение осадка белка)
• Что наблюдается во второй пробирке? (осадок не образуется, т.к. белок переварился под действием фермента)
• В чем заключается сущность гидролиза белка? (Во время пищеварения под действием ферментов белковые молекулы гидролизуются, т.е. расщепляются до аминокислот, которые, будучи хорошо растворимы в водной среде, попадая в организм, затем в печень, расходуются на рост, увеличение массы, синтез белков)

Опыт №2. Денатурация белков

Этим опытом выясняем степень влияния различных факторов на денатурацию  растворимых белков.

а) денатурация белка ионами тяжелых металлов (вторая микрогруппа)

• Химические реактивы: молоко, ацетат свинца, сульфат меди

Техника выполнения опыта

В две пробирки с 3-5 каплями молока добавьте по 2-3 капли насыщенного растворов солей: в первую – нитрата свинца, во вторую – сульфата меди/

Наблюдения

1. Протекает ли процесс денатурации? (произошла денатурация белка, полное   разрушение  структуры белка, появились белые хлопья)
2. Объясните, чем обусловлено выпадение хлопьевидного осадка белка? (необратимая денатурация)
3. Почему при отравлении людей солями тяжелых металлов: Hg, Ag, Cu, Pb и др. в качестве противоядия используют яичный белок? (Ионы тяжелых металлов, попавшие в организм, в желудочно-кишечном тракте связываются с белками в нерастворимые соли и выводятся наружу, не успев причинить вреда (вызвать денатурацию) белкам, из которых построен организм человека)
4. Какое химическое взаимодействие лежит в основе обезвреживания солей тяжелых металлов? (обезвреживание солей тяжелых металлов яичным альбумином основано на взаимодействии этих солей с карбоксильными группами аспарагиновой и глутаминовой кислот, содержащихся в яичном белке)
5. Сделайте вывод: (человек в основном состоит из белка и разрушительное действие тяжелых металлов на белки этим наглядно показано)

б) Денатурация белков кислотами при нагревании (третья микрогруппа)

• Химические реактивы: яичный белок, раствор уксусной кислоты
• Химическая посуда: пробирки, фильтровальная бумага

Техника выполнения опыта

В пробирку с 3 – 5 каплями раствора молока добавьте 2 – 3 капли концентрированной уксусной кислоты

Наблюдения

1. Что происходит в пробирке? (выпадение  осадка)
2. Чем обусловлено выпадение белка? (разрушение белка)

Вывод: Объясните наблюдаемые явления. (под воздействием концентрированных кислот молекулы белка выпадают в осадок, происходит реакция осаждения)

в) Денатурация белка кипячением

• Химические реактивы: яичный белок

Техника выполнения опыта

• Пробирку с 3 –5 каплями яичного белка нагрейте до кипения
• Охладите содержимое пробирок
• Разбавьте раствор водой.

Наблюдения

1. Что происходит с белком при нагревании? (помутнение раствора)
2. Почему раствор при нагревании мутнеет? (происходит свертывание белков,  разрушение пространственной структуры белка. Сильное нагревание вызывает разложение белков с выделением летучих веществ)
3. Растворяется ли осадок в воде; если нет, то почему? (произошла необратимая денатурация)

IV. Подведение итогов лабораторной работы

Студенты защищают свои проекты, приводят примеры проявления технологических свойств
белков в технологии приготовления пищи, делают выводы

Таблица 1. Изменения белков (результаты лабораторной работы)

ВЫВОД: В пищевой промышленности особое практическое значение имеет тепловая денатурация белков, степень проявления которой зависит от температуры, продолжительности нагревания и влажности; что необходимо помнить при разработке режимов термообработки пищевого сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов. Важными природоохранными мероприятиями являются получение экологически чистой и экологически полезной продукции.

Улучшение усвояемости продуктов, прошедших тепловую обработку, обусловлено следующими причинами:

• Продукты размягчаются, легче разжевываются и смачиваются пищеварительными соками
• Белки при нагревании денатурируют и легче перевариваются
• Образуются новые вкусовые и ароматические вещества, возбуждающие аппетит

Денатурация белков сопровождается следующими важнейшими изменениями:

• Потерей индивидуальных свойств
• Потерей биологической активности
• Повышением атакуемости пищеварительными ферментами
• Потерей способности к гидратации
• Потерей устойчивости глобул, происходит агрегирование

V. Закрепление

• Почему при тепловой обработке мяса и рыбы происходит уменьшение массы готовой продукции?

Под действием температуры происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой молекулы (денатурация). Первичная структура, а, следовательно, и химический состав белка не меняются. При денатурации белки теряют влагу (разрушаются водородные связи), что приводит к уменьшению массы готового продукта.

• В чем причина образования пены на поверхности мясных бульонов, жареных, рыбных и мясных изделий?

Объясняется свертыванием растворимых в воде белков (альбумины, глобумины).

• Зачем маринуют мясо?

Под воздействием уксусной кислоты или лимонной происходит частичный гидролиз белков. Белки распадаются на поли – и дипептиды. В желудке под влиянием ферментов этот процесс продолжается и в итоге приводит к образованию аминокислот. Таким образом, маринование облегчает переваривание белка.

• Специалисты в области питания советуют потреблять овощи и фрукты свежими, без длительной тепловой обработки. О сохранности какого витамина заботятся прежде всего? Почему к этому совету стоит прислушаться?

О сохранении витамина С. Тепловая кулинарная обработка овощей и хранение их в горячем состоянии снижает содержание витамина С. Поэтому при изготовлении полуфабрикатов, блюд и других кулинарных изделий необходимо применять такие способы и приёмы обработки, которые бы предохраняли этот витамин  от его разрушения.

VI. Контроль знаний

 Тест по теме «Белки пищевых продуктов и их изменения при кулинарной обработке»

Внимательно читайте задания. Ответы записывайте на отдельном листе в столбик в виде 1-а, 2-б и т.д. при оценивании ответов не будут засчитаны ответы: исправленные; а также с полным перечислением всех букв вариантов выбора. Желаем удачи!

1. Выберите единственно правильный вариант ответа:

• Белки – это:

а) низкомолекулярные вещества различной химической природы
б) синтетические волокна
в) природные высокомолекулярные азотистые соединения
г) природные низкомолекулярные соединения

• Белки из растворов осаждают:

а) слабым охлаждением
б) сильным охлаждением
в) разбавленными растворами солей натрия и калия
г) концентрированным раствором солей аммония

• Нерастворимый в воде белок нельзя осадить с помощью:

а) концентрированных HNO3, H2SO4
б) C2H5OH
в) солей Hg, Pb
г) 0,9% раствора NaCl

• Белки свертываются:

а) при добавлении воды
б) при слабом нагревании
в) при слабом охлаждении
г) при замораживании

• При денатурации белка разрушается структура:

а) первичная
б) вторичная
в) вторичная и третичная
г) первичная, вторичная и третичная

• При сильном нагревании белка выделяются летучие продукты, имеющие запах:

а) горького миндаля
б) жженых перьев
в) испорченной рыбы
г) свежести

• Гидролиз белков в организме человека происходит под влиянием:

а) ферментов
б) температуры тела
в) температуры окружающей среды
г) давления крови

2. Выберите все возможные варианты ответов:

• Перечислите незаменимые  аминокислоты:

а) триптофан  б) лизин      в) аланин     г) цистеин   д) метионин
е) треонин      ё) аргинин  ж) валин       з) лейцин   и) фенилаланин

• Укажите свойства белков:

а) брожение    б) гидролиз     в) растворимость        г) карамелизация
д) набухание   е) старение     ё) прогоркание            ж) гидрогенизация

• Выберите из предложенных белков фибриллярные белки:

а) актин         б) миоген      в) миозин       г) глобулин

• Неполноценными белками являются:

а) актин         б) коллаген    в) меозин       г) эластин

3. Решите задачи

1.   В суточный рацион взрослого человека должно входить 100 г белка. Содержание белка в мясе 18-20%, в рыбе 18%, в сыре –34%. Какая масса мяса требуется человеку в течение месяца, года. Сделать расчет на мясо, рыбу и сыр. (три варианта)
2.   Известно, что для взрослого человека необходимо 1,5 г белка на 1 кг массы тела в день. Зная свою массу, определите суточную норму потребления белка для своего организма.
3.   При продолжительности жизни 70 лет обновление белков в организме происходит в среднем 200 раз. Предположите, сколько раз произошло обновление белков в вашем организме.

VII. Домашнее задание (слайд 17)

VIII. Самооценка знаний

Рефлексия

Приложение